宁波广济小学创客课程开发实例

本文是宁波广济小学对《应用驱动型创客课程的开发与实践》进行的阶段总结，是各中小学进行创客课程开发的有益参考。

一、研究背景

1.应用驱动型创客课程开发的平台基础

从信息技术学科角度看待创客教育，其在近年得以蓬勃发展的技术基础是是随信息技术发展所主导的物理计算平台。开源电子平台、制造技术的发展让物理计算平台的门槛降低到小学生亦触手可及的高度。当下风起云涌的创客热所带来丰富的物理计算平台资源，则可以让我们将类似的实践在中小学全面铺开。

S4A、Mblock、好好搭搭等国内外免费的基于图形化的开源电子平台提供了我们丰富的课程开展选择。低至200元一套的Arduino入门套件让几乎所有学校都能轻松承担课程开设成本。

2.国内创客教育现状

在国内，创客教育在总理报告提出后1年内，便有了风起云涌之势，但有的学校沿着原来科技教育的路线实施，将机器人、乐高积木的投入视作创客教育；有的学校建立了高规格的创客空间，配备了多台3D打印机，却没有配套师资与课程，看过去更像是个校内科技馆。创客教育该如何在一线教育中有效实施？目前成熟案例尚不丰富。

3. 创客教育具有“应用驱动”的天然需求

应用驱动型创客课程让创客教育链接“现实”。创新对于孩子的成长阶段而言，是类似“涂鸦”的近乎本能的需求，是生命成长的必要元素，而创客教育是让孩子们体验如何将想法通过综合的设计，寻找和调动各种资源，转化为真实产品的过程。其关键是“应用”，以及以“应用”为目标而不屑努力的过程。

二、研究设计

（一）概念界说

1. 应用驱动

基于任务驱动教学法，笔者对应用驱动型创客课程的理解是：教师引导学生挖掘生活中可被进行创客化改造的项目，综合运用以信息技术为代表的各种资源和知识技能，将创意转化成现实，改善或解决生活中的实际问题。

2. 创客课程

创客课程是基于学校创客教育需求，应用创客理念重塑教育，强调通过动手操作实现创意或解决真实问题，并在创造过程中学习的课程。

（二）研究目标

1.  以应用驱动课程，挖掘链接校园需求的创客项目

通过本课题的研究，挖掘一部分基于校园实际需求的创客项目，并据此进行项目式学习。提供学生宝贵的“真实性”学习机会。

2.  以项目反哺课程，用真实案例触动创新共鸣点

通过本课题的研究，在创客项目的实施过程中，总结沉淀素材，利用真实的遍布校园的项目，以及据此开发的课程激发学生创新的共鸣点。

3.  应用驱动型创客课程与“工匠精神”的培育

通过本课题的研究，探索这一动手实践路径明确的课程与“工匠精神”培育的关联。

（三）研究方法

1. 行动研究法

2. 案例研究法

三、研究过程

（一）链接校园需求的项目挖掘

广济中心小学有一条地下通道，连接着教学区和隔街相望的操场与体艺楼。这条在全市中小学中可能是独一无二的地下通道，既是学校独有的景观，也给了广济的孩子更多发挥创意的空间，成为了学校创客社团应用驱动课程的首个对象。

地下通道照明系统原本采用的是传统的日光灯，照度无法自动调节；尤其是阳光强烈时，通道内外的亮度反差经常造成眼睛不适，严重时甚至一下子看不清楚上下的台阶，学校对其进行节能改造的念头由来已久。随着创客中心的活动日渐深入，学校决定将此作为一个锻炼和培养学生解决实际问题能力的机会，将照明智能化改造的设计任务交给了创客中心的孩子们。创客社团在一周内就设计出了项目原型。其工作原理是采用光敏传感器采集环境亮度数据，经信号线反馈给Arduino主控板，主控板根据设定值判断所需点亮的灯组数量，进而通过继电器开启和关闭照明系统；在随后的实际应用中，创客空间还对其增加了声音传感器，在程序中增加了亮灯延时，使得项目日趋完善。

学校也是从这第一个项目的成功实践起，确定了应用驱动课程的创客课程开展思路。而随后一系列的转化项目诸如渗透德育的环境噪音智能提示器、助力学校体育的运动会光电感应计时器、添彩校园活动的S4A抢答器等一系列转化项目则把这一理念渗透到了学校教育的方方面面。

    （二）从图形化编程渐进式入手

在创客概念的输出国美国，STEM系非盈利组织在其举办的编程大会上推动一小时编程运动；奥巴马总统不但示范了程序编写，还在会后发布的视频中寄语年轻人“别总是充当消费者，试着去创造点什么。花上一个小时的时间，你就可以了解更多关乎我们生命一部分的科技。”若深入学习编程大会的课程，我们将发现比尔盖茨、Facebook创始人扎克伯格等亲自录制的关于程序结构和算法的教学的视频。在大国总统如此感性地呼吁年轻人学习一门课程，以及行业巨头门纷纷躬身为这一课程充当人梯的背后，我们看到的是计算机科学对未来的决定性作用。

编程大会的课程采用的就是类似我们熟悉的scratch的图形化编程界面，并且绝大多数课程具备包括中文在内的多国语言版本。可以说从计算思维培养的角度上讲，图形化编程的直观性使其具有明显优势；S4A、Ardublock、mblock等基于scratch和Arduino的图形化编程软件也成为了创客教学确保其“友好性”和“兼容性”的基础。如果说代码式的编程让很多孩子望而生畏，那么图形化的编程软件则让所有的孩子都兴奋地参与课程；并且一但与传感器、LED、舵机、马达等硬件实现交互，更是能赋予课程激发孩子创想的魔力。这种技术进步为普通人带来的感受是“技术门槛在慢慢消融”，正是创新门槛的降低，激发了近年创客运动的蓬勃发展。

事实上我们实施的大部分应用型课程，都是从S4A制作原型开始的。类似光控灯、声控摇臂、噪音提示器等项目在算法上，其难度甚至不如一个简单的scratch小游戏；而因为其能与硬件互动，由此带来的趣味性和直观的效果，则让孩子们获得了满满的成就感，并由此树立了执着于创客活动的兴趣与自信。当从图形化编程积累算法经验后，再进行Arduino代码式编程，孩子们会更易吸收。

此外，以S4A为代表的基于Arduino的图形化编程软件还有一项Arduino IED不具备的优势，即媒体互动效果。在我校的应用驱动型课程案例S4A抢答器项目中，这一特点尤为凸显。成品抢答器只能以数码管呈现结果，而孩子们制作的S4A抢答器则能将抢答结果通过投影机投射到大屏幕，并且为其配上了真人语音播报，其现场效果远超成品抢答器。

（三）对项目作庖丁解牛式的展示

转化项目为创客课程提供了开放性资源，遍布校园的转化项目本身就是传导创客文化、普及创客知识的优质素材。

作为学校的应用型创客课程成果，我们不厌其烦地将“简单问题复杂化”，将原本只需做成鞋盒大小的装置分解开来，配以展板和解说，布满整个墙面。以地下通道智能照明系统为例，我们将光敏传感器、Arduino控制板、LED演示灯组分别嵌入展板中对应的流程图模块，逐一备注部件名称和装置工作原理；我们还对开发过程进行图文记叙，让参与开发的团队获得展示的空间，成为孩子们的榜样，使得每一个创客转化作品都成为创客社团的活广告；在普及创客知识的同时，激发更多更多孩子参与创客活动的兴趣。

（四）教得少，学得多，提供真实性学习机会

刚刚发布的《地平线项目区域报告》指出：“运用融入了学生所熟悉的现实生活经验、技术和工具的学习策略，及与社区成员进行互动等，都是将真实性学习带入进课堂的方法实例。”真实性学习的价值在于“有望促进学生更多地寻求与学校以外的世界联系，并通过校内经历为适应校外世界做好准备。”

基于应用型课程的创客项目，其落地过程便是宝贵的真实性学习机会。因为在实施过程中，孩子们需要综合运用技术、工具，以及自己的生活学习经验，在没有预设答案、解决路径的情况下，自主解决问题。除了涉及强电和复杂工件加工的项目外，广济小学所有投入运行的应用型课程均由孩子们自行完成全部的过程实验和成品制作，创客导师只给予必要的提点，或提供部分材料。

以运动会光电感应计时器为例，最初学生采用激光对射传感器，虽然室内环境下短距离测试效果极佳，但在操场上实验时，孩子们立即发现了激光难以对准，以及功率不够大的问题；之后选用了用于工业自动化的红外对射传感器，在运动会当天“实战检验”时，又因为阳光强烈，导致传感器表现不稳定，孩子们临时用纸板加装遮光罩排除了干扰因素。整个项目的探索过程，老师只是一个组织者和引导者，对于知识本身教授得并不多，大部分经验和知识都是由孩子们在实践中查找、领悟、反思、试错得来，并达到了深层的熟练掌握程度。

四、课题研究成果

（一）完成基于应用驱动的创客课程架构

如果从更多元的角度去看待创客教育，那么不同维度的金字塔中，同一个孩子可能处于不同的层次。而学校要做的，是将这种“金字塔”拆分重组，通过课程让孩子们扬长避短，学会整合。广济小学构建了如下的创客课程结构:

多元的课程结构让大部分孩子都能获得可踮脚触及的创新技能培育、创新项目引导，实现应用驱动、链接生活的可能。

（二）多个基于应用驱动的创客项目落地

学科核心素养中对于信息社会责任的解读，目前更多的局限在遵守信息法律法规，遵守信息社会伦理道德的角度。物理计算则提供了链接生活的“计算参与”机会，这种“参与”指的是可以积极地为社会做出真实有意义的创新和设计，树立一种高于责任感的使命感，并让孩子们可以通过综合运用信息技术和其他学科知识直接改变和影响生活。

（三）应用驱动型创客课程资源的开发

1.   编撰双重梯度的的应用驱动型创客校本教材

基于应用驱动型创客项目的开发、教学过程，广济创客团队编撰了分别面向“漂流课”的普及版创客课程和面向选修课进阶课程。以应用驱动课程孵化创客转化项目，又以创客转化项目“反哺”课程开发，为课程提供鲜活的过程性资源。

2.   突破创客教学时空限制推出广济创客微课

为使创客教学突破时空限制，广济创客团队和创客社团骨干成员录制了20节创客微课，通过浙江微课网以及学校公众号进行分享。

广济创客团队基于应用驱动理念开发的校本课程《S4A与Arduino互动教程》还获得了宁波市海曙区2016学年义务教育精品课程一等奖。

 （四）应用驱动孕育“工匠精神”

2016年《政府工作报告》中出现了一个新词汇“工匠精神”，并将其视作实现《中国制造2025》确定的目标和任务，从“制造大国”变为“制造强国”、从“中国制造”转向“中国智造”的关键。“工匠精神”并不是一种经济现象，而是一种文化，如果我们不在教育中将渗透这种文化，国家的“未来”何以具备这种“精神”？

应用驱动型的创客活动，让孩子们自觉地从实用、稳定、美观的角度去考量问题，在许多项目中，学生们对于项目都表现出了可贵的“工匠精神”。例如为了确保自动灌溉系统各模块的拆装便捷、连接可靠，孩子们摈弃了导线的捻接，学会了接插件的压接；为了保持节水提醒装置原型设计的外观美观，针对纸板的切割开孔技巧总结出了“从正面切割是确保光滑的王道”的经验；更多的项目中，他们会追求原件布局的构图美感，字体的搭配协调，布线的横平竖直，还有诸如防水、防碰撞等众多多基于应用环境的细节考量。这种“工匠精神”正是2016年政府工作报告中提及的关乎“中国智造”的要素。

（五）应用驱动课程助力学校创新教育取得突破性成果

近两年，广济小创客获软件著作权、国家专利以及相关评比和竞赛市级一等奖及以上奖项近30项。其中包括全国中小学生创客作品展评特等奖、一等奖各一项、省青少年科技创新大赛连续两届一等奖。这些成绩无一不是基于应用驱动的理念进行的项目式学习的成果。

五、结束语

我们希望通过将孩子们的创意应用校园，改变校园，使他们的创客创意、创客精神从“小处开始，大处成长。”在校园中为孩子们创设模拟新工业革命的环境和机遇。让孩子们从身边的一个个创客实例中感受到“智造生活”的乐趣和价值，进而培养孩子们将知识链接生活的能力，让他们不但能够适应未来，还能创造未来！